ПОРИСТЫЙ АКТИВИРОВАННЫЙ УГЛЕРОД, ПОЛУЧЕННЫЙ ИЗ АПЕЛЬСИНОВОЙ КОЖУРЫ

Аннотация

Получение пористых углеродных материалов из возобновляемых отходов биомассы является актуальным направлением с точки зрения эффективной утилизации отходов и разработки устойчивых электродных материалов для современных систем электрохимического накопления энергии. Пищевые отходы, в частности апельсиновая кожура, представляют интерес как доступный, возобновляемый и богатый углеродом источник сырья. Целью работы являлись получение пористых углеродных материалов из апельсиновой кожуры и оценка влияния температур карбонизации и химической активации на их структурные, элементные и электрохимические свойства. Материалы получали двухстадийным методом, включающим предварительную карбонизацию и последующую химическую активацию. Карбонизацию проводили при 500, 600 и 700 °C, а активацию - при 700, 800 и 900 °C. Морфологию и элементный состав образцов исследовали методами SEM и EDX, а структурные характеристики углеродных материалов - методом рамановской спектроскопии. Также определяли электрохимические характеристики и удельную ёмкость полученных электродных материалов. По данным SEM, повышение температуры активации сопровождалось развитием более выраженной и неоднородной пористой структуры. Результаты EDX показали, что содержание углерода составляло 83–90 масс.%, а кислорода - 10–14 масс.%; в отдельных образцах выявлено небольшое количество остаточного калия. Рамановская спектроскопия показала зависимость степени структурной упорядоченности углеродных материалов от условий карбонизации и активации. Наиболее высокие электрохимические показатели получены для образца OPA500/700: удельная ёмкость составила 367,5 Ф/г при плотности тока 0,1 А/г и 259,6 Ф/г при 2 А/г, что соответствует сохранению более 70% исходной ёмкости. Удельная поверхность данного образца составила 1968 м²/г. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования отходов апельсиновой кожуры в качестве доступного и возобновляемого сырья для производства высокоёмкостных пористых углеродных электродов для суперконденсаторов.